CN110630229A - 评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的装置及方法，其装置包括高压反应釜、高低温恒温箱、超声波系统、注气注液系统、气液固分离系统、压力控制系统和数据采集系统，高压反应釜设置在高低温恒温箱内，高低温恒温箱用于控制高压反应釜内的温度，从而模拟海底水合物储层的温度环境，高压反应釜为横置T型，其纵向腔体作为水合物储层模拟腔，其横向腔体作为水合物开采产出腔。本发明优点在于，结构简单、操作简便、可靠性好，能模拟大频率超射波发生器对水合物储层的振动以及对防砂筛网及防砂筛网处砂颗粒的振动，进而评价基于超声波增产与防砂筛网减堵进行水合物开采时气液固的产出，为天然气水合物勘探与开发提供技术支持。

Description

评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的装置及方法

技术领域

本发明涉及天然气水合物勘探与开发技术领域，尤其涉及评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的装置及方法。

背景技术

天然气水合物是由水和气体(主要为甲烷)在高压低温的环境下形成的似冰状固体物质。天然气水合物分布广泛，资源丰富，估计水合物中天然气资源量为2×1016m³，相当于2×105亿吨油当量，是全球常规燃料总碳量的2倍，我国将其纳入中长期科技发展规划。

目前对水合物的开采主要有降压法、热激发法、化学试剂法以及CO₂/N₂置换法，水合物储层大多数为细砂、粉砂以及泥质储层，渗透率较低，渗透性差，水合物开采时不利于水气的流动。从世界范围内已经进行的水合物试采项目来看，井筒出砂是制约水合物长期安全高效开采的重要因素，因此对水合物开采过程中要采取一定的措施进行防砂，但是防砂精度太高的话，随流体运移的砂颗粒对堵塞在筛管处，降低水合物井产能。

将大功率超声波发生装置与水合物开采装置联用，通过超声波在水合物储层孔隙中传播产生的“空穴”效应，改善储层渗透率，实现增产目的，并且在防砂筛网处安装超声波发生装置，激发防砂筛网及附近砂颗粒振动，使堵塞防砂筛网的砂颗粒脱落，达到防砂筛网减堵，重新打开产出通道，实现防砂与提高产能的双重目的。目前还没有使用实验手段研究超声波对于储层的振动以及防砂筛网处砂颗粒振动来提高产能的装置，因此研制出基于超声波增产与防砂筛网减堵的水合物开采装置，评价使用超声波振动后气液固产出规律显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的装置及方法，该装置结构简单、操作简便、可靠性好，能模拟大频率超射波发生器对水合物储层的振动以及对防砂筛网及防砂筛网处砂颗粒的振动，进而评价基于超声波增产与防砂筛网减堵的水合物开采气液固产出，为天然气水合物勘探与开发提供技术支持。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的装置及方法，包括高压反应釜、高低温恒温箱、超声波系统、注气注液系统、气液固分离系统、压力控制系统、数据采集系统；

所述高压反应釜设置在高低温恒温箱内，高低温恒温箱用于控制高压反应釜内的温度，从而模拟海底水合物储层的温度环境，所述高压反应釜为横置T型，其纵向腔体作为水合物储层模拟腔，其横向腔体作为水合物开采产出腔，所述高压反应釜纵向腔体的外侧壁上设有容置槽，容置槽与高压反应釜纵向腔体的内侧壁之间均匀设有若干注气注液口，容置槽内设有过滤板，容置槽由盖板通过内六角螺钉锁紧密闭形成环空，盖板上设有总进口，高压反应釜纵向腔体的顶盖上设有注水口，所述高压反应釜横向腔体的入口处设有防砂筛网，高压反应釜横向腔体的上侧设有出气出液口，高压反应釜横向腔体的下侧设有刚性管，刚性管下端设有集砂器，刚性管上高压反应釜横向腔体与集砂器之间依次设有第一截止阀和第二截止阀，高压反应釜横向腔体的前端开口并设有高压可视化玻璃；

所述超声波系统包括第一超声波发生器、第二超声波发生器、第一超声波换能器、第二超声波换能器，第一超声波换能器设置在高压反应釜纵向腔体的侧壁上，第一超声波换能器与第一超声波发生器连接，第二超声波换能器设置在高压反应釜的横向腔体的侧壁上且第二超声波换能器位于防砂筛网的正上方，第二超声波换能器与第二超声波发生器连接；

所述注气注液系统分为注气分路和注液分路，注气分路包括甲烷气瓶、第一压力表、第二阀门、调压阀、缓冲罐、第二压力表、第三阀门，甲烷气瓶、第二阀门、调压阀、缓冲罐、第三阀门通过高压管线依次连接，甲烷气瓶与第二阀门之间的高压管线上连接第一压力表，缓冲罐上连接第二压力表，所述注液分路包括恒温循环水浴、平流泵、第五阀门，恒温循环水浴、平流泵、第五阀门通过高压管线依次连接，注气分路与注液分路并线后通过高压管线与第四阀门连接并接入总进口；

所述气液分离系统包括气液分离器、第七阀门、集水瓶、第八阀门、气体流量计、集气瓶，气液分离器、第七阀门、集水瓶通过高压管线依次连接，气液分离器、第八阀门、气体流量计、集气瓶通过高压管线依次连接，气液分离器通过高压管线与出气出液口连通；

所述压力控制系统分为轴压控制系统和回压控制系统，轴压控制系统包括蒸馏水罐、轴压泵、第一阀门、活塞，活塞设置在高压反应釜内，活塞为倒置T型，活塞上端设有活塞挡块，蒸馏水罐、轴压泵、第一阀门通过高压管线依次连接并接入注水口，回压控制系统包括第六阀门、回压阀，第六阀门、回压阀依次设置在出气出液口与气液分离器之间的高压管线上且第六阀门、回压阀均位于高低温恒温箱外；

所述数据采集系统包括轴压传感器、位移传感器、第一孔压传感器、第二孔压传感器、入口压力传感器、出口压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、高速摄像头和计算机，所述轴压传感器接入高压反应釜纵向腔体的顶盖与活塞之间，所述位移传感器与活塞连接，所述第一孔压传感器、第二孔压传感器均接入高压反应釜纵向腔体的底盖与活塞之间，所述入口压力传感器接入过滤板处，所述出口压力传感器接入高压反应釜横向腔体内防砂筛网的右侧，所述第一温度传感器、第二温度传感器均接入高压反应釜纵向腔体的底盖与活塞之间，所述高速摄像头设置在高压可视化玻璃外，轴压传感器、位移传感器、第一孔压传感器、第二孔压传感器、入口压力传感器、出口压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、高速摄像头均通过数据采集信号线接入计算机。

评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的方法，包括如下步骤：

S1、采用去离子水对高压反应釜纵向腔体和横向腔体内壁以及活塞、刚性管、防砂筛网、高压可视化玻璃进行清洗，对总进口、注气注液口、注水口、出气出液口、第一截止阀、第二截止阀以及所有高压管线进行连通性检查，检查完成后，连接所有高压管线及部件，打开甲烷气瓶，向高压反应釜内通入1Mpa甲烷气，检查装置的气密性，随后利用回压阀将高压反应釜内的甲烷气排空；

S2、根据实际水合物储层的粒度级配曲线配置相应的石英砂，根据所需的水合物饱和度在石英砂中加入相应的水，充分搅拌均匀后形成实验样品，将实验样品装入高压反应釜纵向腔体内，安装活塞和高压反应釜纵向腔体的顶盖；

S3、通过轴压泵对实验样品加载10MPa的轴压，打开甲烷气瓶，向高压反应釜内通入8MPa甲烷气，保持第三阀门和第四阀门为开启状态，保证甲烷气的过量供应，随后打开高低温恒温箱，将温度设置为2℃，制备甲烷水合物沉积物；

S4、通过第一温度传感器、第二温度传感器与第一孔压传感器、第二孔压传感器观察水合物的生成，当高压反应釜内孔压不再降低，稳定12h后，认为水合物生成结束，配置实验样品时的水已经全部反应完，高压反应釜内为沉积物-甲烷气-水合物体系，此时将回压阀设置为9MPa，通过平流泵将恒温循环水浴中2℃的水通入高压反应釜中，驱替多余的甲烷气，使高压反应釜内为沉积物-水-水合物体系，该体系符合海底水合物储层赋存状态；

S5、利用回压阀对高压反应釜内的水合物储层进行降压开采，在开采过程中分别选择第一超声波发生器和第二超声波发生器均不开启、只开启第一超声波发生器、只开启第二超声波发生器、第一超声波发生器和第二超声波发生器均开启四种不同的模式，并且在不同的模式下选择不同超声波发生器的频率，在降压法对水合物储层开采过程中，利用气液固分离系统对甲烷气、水和砂进行实时监测与收集，通过比较实时甲烷气、水和砂的产量，评价超声波系统对水合物储层开采时在孔隙中产生“空穴”效应的增产作用以及对堵塞防砂筛网处的砂振动脱落的减堵效果。

本发明的有益效果为：

第一超声波换能器设置在高压反应釜纵向腔体的侧壁上，模拟通过超声波在水合物储层孔隙中传播产生的“空穴”效应实现增产的目的，第二超声波换能器设置在高压反应釜的横向腔体的侧壁上且第二超声波换能器位于防砂筛网的正上方，模拟当防砂筛网处砂颗粒聚集而堵塞产出通道时，通过激发防砂筛网及附近砂颗粒振动，使堵塞防砂筛网处的砂颗粒脱落，重新打开产出通道，达到防砂筛网减堵、提高产能的目的，进而评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的效果，实验装置结构简单、操作简便，实验方法可重复性强，对我国天然气水合物勘探开发具有重要的经济价值和社会效益，还可以为与水合物相关的高校和科研院所提供科学实验与研究。

附图说明

附图1为本发明各部件的高压管线连接结构示意图。

标注说明：1、蒸馏水罐，2、轴压泵，3、第一阀门，4、甲烷气瓶，5、第一压力表，6、第二阀门，7、调压阀，8、缓冲罐，9、第二压力表，10、第三阀门，11、恒温循环水浴，12、平流泵，13、第五阀门，14、第四阀门，15、入口压力传感器，16、轴压传感器，17、位移传感器，18、第二超声波发生器，19、第六阀门，20、回压阀，21、第八阀门，22、气体流量计，23、集气瓶，24、气液分离器，25、高速摄像头，26、第七阀门，27、集水瓶，28、第一超声波发生器，29、计算机，30、第一孔压传感器，31、注水口，32、活塞挡块，33、活塞，34、高压反应釜，35、第二超声波换能器，36、内六角螺钉，37、第一超声波换能器，38、总进口，39、盖板，40、注气注液口，41、第二孔压传感器，42、防砂筛网，43、出气出液口，44、高压可视化玻璃，45、出口压力传感器，46、刚性管，47、第一截止阀，48、第二截止阀，49、第一温度传感器，50、第二温度传感器，51、集砂器，52、高低温恒温箱，53、过滤板。

具体实施方式

请参阅图1所示，评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的装置及方法，包括高压反应釜34、高低温恒温箱52、超声波系统、注气注液系统、气液固分离系统、压力控制系统、数据采集系统。

所述高压反应釜34设置在高低温恒温箱52内，高低温恒温箱52用于控制高压反应釜34内的温度，从而模拟海底水合物储层的温度环境，所述高压反应釜34为横置T型，其纵向腔体作为水合物储层模拟腔，其横向腔体作为水合物开采产出腔，所述高压反应釜34纵向腔体的外侧壁上设有容置槽，容置槽与高压反应釜34纵向腔体的内侧壁之间均匀设有若干注气注液口40，容置槽内设有过滤板53，容置槽由盖板39通过内六角螺钉36锁紧密闭形成环空，盖板39上设有总进口38，高压反应釜34纵向腔体的顶盖上设有注水口31，所述高压反应釜34横向腔体的入口处设有防砂筛网42，高压反应釜34横向腔体的上侧设有出气出液口43，高压反应釜34横向腔体的下侧设有刚性管46，刚性管46下端设有集砂器51，刚性管46上高压反应釜34横向腔体与集砂器51之间依次设有第一截止阀47和第二截止阀48，高压反应釜34横向腔体的前端开口并设有高压可视化玻璃44。

所述超声波系统包括第一超声波发生器28、第二超声波发生器18、第一超声波换能器37、第二超声波换能器35，第一超声波换能器37设置在高压反应釜34纵向腔体的侧壁上，第一超声波换能器37与第一超声波发生器28连接，可以通过超声波在水合物储层孔隙中传播产生的“空穴”效应实现增产的目的；第二超声波换能器35设置在高压反应釜34的横向腔体的侧壁上且第二超声波换能器35位于防砂筛网42的正上方，第二超声波换能器35与第二超声波发生器18连接，当防砂筛网42处砂颗粒聚集而堵塞产出通道时，通过激发防砂筛网42及附近砂颗粒振动，使堵塞防砂筛网42处的砂颗粒脱落，重新打开产出通道，达到防砂筛网42减堵、提高产能的目的。

所述注气注液系统分为注气分路和注液分路，注气分路包括甲烷气瓶4、第一压力表5、第二阀门6、调压阀7、缓冲罐8、第二压力表9、第三阀门10，甲烷气瓶4、第二阀门6、调压阀7、缓冲罐8、第三阀门10通过高压管线依次连接，甲烷气瓶4与第二阀门6之间的高压管线上连接第一压力表5，缓冲罐8上连接第二压力表9，所述注液分路包括恒温循环水浴11、平流泵12、第五阀门13，恒温循环水浴11、平流泵12、第五阀门13通过高压管线依次连接，注气分路与注液分路并线后通过高压管线与第四阀门14连接并接入总进口38，恒温循环水浴11内可以存储不同温度的水，平流泵12可以根据实验所需将恒温循环水浴11内对应温度的水注入高压反应釜34纵向腔体内。

所述气液分离系统包括气液分离器24、第七阀门26、集水瓶27、第八阀门21、气体流量计22、集气瓶23，气液分离器24、第七阀门26、集水瓶27通过高压管线依次连接，气液分离器24、第八阀门21、气体流量计22、集气瓶23通过高压管线依次连接，气液分离器24通过高压管线与出气出液口43连通。

所述压力控制系统分为轴压控制系统和回压控制系统，轴压控制系统包括蒸馏水罐1、轴压泵2、第一阀门3、活塞33，活塞33设置在高压反应釜34纵向腔体内，活塞33为倒置T型，活塞33上端设有活塞挡块32，活塞挡块32用于限制活塞33的行程，蒸馏水罐1、轴压泵2、第一阀门3通过高压管线依次连接并接入注水口31，回压控制系统包括第六阀门19、回压阀20，第六阀门19、回压阀20依次设置在出气出液口43与气液分离器24之间的高压管线上且第六阀门19、回压阀20均位于高低温恒温箱52外。

模拟开采过程中，产出的气体和大部分液体通过第六阀门19和回压阀20进入气液分离器24中，之后气体经过第八阀门21、气体流量计22进入集气瓶23中，大部分液体经过第七阀门26进入集水瓶27中，剩余液体和砂进入刚性管46中，需要收集时，打开第一截止阀47，让剩余液体和砂进入刚性管46内第一截止阀47与第二截止阀48之间部分，之后关上第一截止阀47，打开第二截止阀48，让剩余液体和砂进入集砂器51中，关闭第二截止阀48，取下集砂器51，收集剩余液体和砂，收集完后重新装上集砂器51，进行下一次剩余液体和砂的收集。

所述数据采集系统包括轴压传感器16、位移传感器17、第一孔压传感器30、第二孔压传感器41、入口压力传感器15、出口压力传感器45、第一温度传感器49、第二温度传感器50、高速摄像头25和计算机29，所述轴压传感器16接入高压反应釜34纵向腔体的顶盖与活塞33之间，所述位移传感器17与活塞33连接，所述第一孔压传感器30、第二孔压传感器41均接入高压反应釜34纵向腔体的底盖与活塞33之间，所述入口压力传感器15接入过滤板53处，所述出口压力传感器45接入高压反应釜34横向腔体内防砂筛网42的右侧，所述第一温度传感器49、第二温度传感器50均接入高压反应釜34纵向腔体的底盖与活塞33之间，所述高速摄像头25设置在高压可视化玻璃44外，可以直接观察出砂情况，轴压传感器16、位移传感器17、第一孔压传感器30、第二孔压传感器41、入口压力传感器15、出口压力传感器45、第一温度传感器49、第二温度传感器50、高速摄像头25均通过数据采集信号线接入计算机29。

具体的，通过上述装置评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的方法，包括如下步骤：

S1、采用去离子水对高压反应釜34纵向腔体和横向腔体内壁以及活塞33、刚性管46、防砂筛网42、高压可视化玻璃44进行清洗，对总进口38、注气注液口40、注水口31、出气出液口43、第一截止阀47、第二截止阀48以及所有高压管线进行连通性检查，检查完成后，连接所有高压管线及部件，打开甲烷气瓶4，向高压反应釜34内通入1Mpa甲烷气，检查装置的气密性，随后利用回压阀20将高压反应釜34内的甲烷气排空；

S2、根据实际水合物储层的粒度级配曲线配置相应的石英砂，根据所需的水合物饱和度在石英砂中加入相应的水，充分搅拌均匀后形成实验样品，将实验样品装入高压反应釜34纵向腔体内，安装活塞33和高压反应釜34纵向腔体的顶盖；

S3、通过轴压泵2对实验样品加载10MPa的轴压，打开甲烷气瓶4，向高压反应釜34内通入8MPa甲烷气，保持第三阀门10和第四阀门15为开启状态，保证甲烷气的过量供应，随后打开高低温恒温箱52，将温度设置为2℃，制备甲烷水合物沉积物；

S4、通过第一温度传感器49、第二温度传感器50与第一孔压传感器30、第二孔压传感器41观察水合物的生成，当高压反应釜34内孔压不再降低，稳定12h后，认为水合物生成结束，配置实验样品时的水已经全部反应完，高压反应釜34内为沉积物-甲烷气-水合物体系，此时将回压阀20设置为9MPa，通过平流泵12将恒温循环水浴11中2℃的水通入高压反应釜34中，驱替多余的甲烷气，使高压反应釜34内为沉积物-水-水合物体系，该体系符合海底水合物储层赋存状态；

S5、打开第六阀门19，利用回压阀20对高压反应釜34内的水合物储层进行降压开采，在开采过程中分别选择第一超声波发生器28和第二超声波发生器18均不开启、只开启第一超声波发生器28、只开启第二超声波发生器18、第一超声波发生器28和第二超声波发生器18均开启四种不同的模式，并且在不同的模式下选择不同超声波发生器的频率，在降压法对水合物储层开采过程中，利用气液固分离系统对甲烷气、水和砂进行实时监测与收集，通过比较实时甲烷气、水和砂的产量，评价超声波系统对水合物储层开采时在孔隙中产生“空穴”效应的增产作用以及对堵塞防砂筛网42处的砂振动脱落的减堵效果。

当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.评价基于超声波与防砂筛网开采水合物的产出装置，其特征在于：包括高压反应釜、高低温恒温箱、超声波系统、注气注液系统、气液固分离系统、压力控制系统、数据采集系统；

所述高压反应釜设置在高低温恒温箱内，高低温恒温箱用于控制高压反应釜内的温度，从而模拟海底水合物储层的温度环境，所述高压反应釜为横置T型，其纵向腔体作为水合物储层模拟腔，其横向腔体作为水合物开采产出腔，所述高压反应釜纵向腔体的外侧壁上设有容置槽，容置槽与高压反应釜纵向腔体的内侧壁之间均匀设有若干注气注液口，容置槽内设有过滤板，容置槽由盖板通过内六角螺钉锁紧密闭形成环空，盖板上设有总进口，高压反应釜纵向腔体的顶盖上设有注水口，所述高压反应釜横向腔体的入口处设有防砂筛网，高压反应釜横向腔体的上侧设有出气出液口，高压反应釜横向腔体的下侧设有刚性管，刚性管下端设有集砂器，刚性管上高压反应釜横向腔体与集砂器之间依次设有第一截止阀和第二截止阀，高压反应釜横向腔体的前端开口并设有高压可视化玻璃；

所述超声波系统包括第一超声波发生器、第二超声波发生器、第一超声波换能器、第二超声波换能器，第一超声波换能器设置在高压反应釜纵向腔体的侧壁上，第一超声波换能器与第一超声波发生器连接，第二超声波换能器设置在高压反应釜的横向腔体的侧壁上且第二超声波换能器位于防砂筛网的正上方，第二超声波换能器与第二超声波发生器连接；

所述注气注液系统分为注气分路和注液分路，注气分路包括甲烷气瓶、第一压力表、第二阀门、调压阀、缓冲罐、第二压力表、第三阀门，甲烷气瓶、第二阀门、调压阀、缓冲罐、第三阀门通过高压管线依次连接，甲烷气瓶与第二阀门之间的高压管线上连接第一压力表，缓冲罐上连接第二压力表，所述注液分路包括恒温循环水浴、平流泵、第五阀门，恒温循环水浴、平流泵、第五阀门通过高压管线依次连接，注气分路与注液分路并线后通过高压管线与第四阀门连接并接入总进口；

所述气液分离系统包括气液分离器、第七阀门、集水瓶、第八阀门、气体流量计、集气瓶，气液分离器、第七阀门、集水瓶通过高压管线依次连接，气液分离器、第八阀门、气体流量计、集气瓶通过高压管线依次连接，气液分离器通过高压管线与出气出液口连通；

所述压力控制系统分为轴压控制系统和回压控制系统，轴压控制系统包括蒸馏水罐、轴压泵、第一阀门、活塞，活塞设置在高压反应釜内，活塞为倒置T型，活塞上端设有活塞挡块，蒸馏水罐、轴压泵、第一阀门通过高压管线依次连接并接入注水口，回压控制系统包括第六阀门、回压阀，第六阀门、回压阀依次设置在出气出液口与气液分离器之间的高压管线上且第六阀门、回压阀均位于高低温恒温箱外；

所述数据采集系统包括轴压传感器、位移传感器、第一孔压传感器、第二孔压传感器、入口压力传感器、出口压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、高速摄像头和计算机，所述轴压传感器接入高压反应釜纵向腔体的顶盖与活塞之间，所述位移传感器与活塞连接，所述第一孔压传感器、第二孔压传感器均接入高压反应釜纵向腔体的底盖与活塞之间，所述入口压力传感器接入过滤板处，所述出口压力传感器接入高压反应釜横向腔体内防砂筛网的右侧，所述第一温度传感器、第二温度传感器均接入高压反应釜纵向腔体的底盖与活塞之间，所述高速摄像头设置在高压可视化玻璃外，轴压传感器、位移传感器、第一孔压传感器、第二孔压传感器、入口压力传感器、出口压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、高速摄像头均通过数据采集信号线接入计算机。

2.通过权利要求1所述的装置评价基于超声波与防砂筛网开采水合物产出的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、采用去离子水对高压反应釜纵向腔体和横向腔体内壁以及活塞、刚性管、防砂筛网、高压可视化玻璃进行清洗，对总进口、注气注液口、注水口、出气出液口、第一截止阀、第二截止阀以及所有高压管线进行连通性检查，检查完成后，连接所有高压管线及部件，打开甲烷气瓶，向高压反应釜内通入1Mpa甲烷气，检查装置的气密性，随后利用回压阀将高压反应釜内的甲烷气排空；

S2、根据实际水合物储层的粒度级配曲线配置相应的石英砂，根据所需的水合物饱和度在石英砂中加入相应的水，充分搅拌均匀后形成实验样品，将实验样品装入高压反应釜纵向腔体内，安装活塞和高压反应釜纵向腔体的顶盖；

S3、通过轴压泵对实验样品加载10MPa的轴压，打开甲烷气瓶，向高压反应釜内通入8MPa甲烷气，保持第三阀门和第四阀门为开启状态，保证甲烷气的过量供应，随后打开高低温恒温箱，将温度设置为2℃，制备甲烷水合物沉积物；

S4、通过第一温度传感器、第二温度传感器与第一孔压传感器、第二孔压传感器观察水合物的生成，当高压反应釜内孔压不再降低，稳定12h后，认为水合物生成结束，配置实验样品时的水已经全部反应完，高压反应釜内为沉积物-甲烷气-水合物体系，此时将回压阀设置为9MPa，通过平流泵将恒温循环水浴中2℃的水通入高压反应釜中，驱替多余的甲烷气，使高压反应釜内为沉积物-水-水合物体系，该体系符合海底水合物储层赋存状态；

S5、利用回压阀对高压反应釜内的水合物储层进行降压开采，在开采过程中分别选择第一超声波发生器和第二超声波发生器均不开启、只开启第一超声波发生器、只开启第二超声波发生器、第一超声波发生器和第二超声波发生器均开启四种不同的模式，并且在不同的模式下选择不同超声波发生器的频率，在降压法对水合物储层开采过程中，利用气液固分离系统对甲烷气、水和砂进行实时监测与收集，通过比较实时甲烷气、水和砂的产量，评价超声波系统对水合物储层开采时在孔隙中产生“空穴”效应的增产作用以及对堵塞防砂筛网处的砂振动脱落的减堵效果。